基于MODIS的鄂毕河流域河冰覆盖度遥感监测

来源 :江西理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxhex2008
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河冰变化是全球气候观测系统(GCOS)的关键性气候变量之一,是冰冻圈的组成部分。河冰作为陆表重要的淡水冰在北极陆地环境中占主导地位,其形成和破裂极大地影响了整个北极地区的生态系统和社会经济系统。因此,为了获得北极地区河冰的变化模式,论文采用遥感方式开展河冰覆盖度研究,对河冰参数的制图展开遥感应用。论文以全球2010年30m分辨率陆表水域数据集为基础,以欧亚大陆北极地区的河流为研究对象,经过数据的矢量化及预处理,采用全球河流宽度数据及参照DEM(Digital Elevation Model)高程数据依次在各流域开展识别获取河流的工作,经过高分辨率影像数据进行了对比和验证,构建了数据精度为93.96%的2010年欧亚大陆北极地区流域的河流数据集,据此作为基础底图,开展河冰识别与制图监测。河冰覆盖度研究以鄂毕河流域为例,利用欧亚大陆北极河流数据并结合MODIS数据,使用SNOWMAP算法来估计在晴天条件下单个像素的每日河冰,然后在云条件下基于河冰冻结融化的空间和时间连续性进行一系列的去云处理,获得了逐日河冰覆盖面积数据。以12.5/25/50公里格网为条件,提取鄂毕河流域像素值并计算其河水、河冰及云比例,得到各格网下的河冰覆盖比例。在格网条件下,时间序列河冰覆盖度具有明显周期性变化,通过时间序列数据可以估算完全冻结、开始融化这两个河冰物候参数,并得到河冰冻结天数。河冰覆盖度数据的验证选取同一天的Landsat及MODIS影像,以12.5*12.5km为单位,计算同一单位内河水及河冰面积比例,对两者进行对比,经计算MODIS河冰覆盖度数据总体精度达87%。通过遥感监测空间分析发现,从2002年至2018年鄂毕河河冰覆盖度波动变化,全年河冰覆盖度平均达45%以上,2012年至2015年河冰覆盖度有所增加,但总体上呈逐渐减少趋势。通过计算鄂毕河各流域分支的河冰覆盖度并结合气温变化可知东向的六个流域,历年气温呈上升趋势,冰覆盖呈逐渐减少趋势;西向的四个流域,历年气温呈下降趋势,冰覆盖呈逐渐增加趋势。鄂毕河河冰物候随纬度变化,河冰冻结天数变化以从南往北逐渐延长的趋势变化,但鄂毕河流域内不同区域存在差别,根据各流域历年冻结时长变化速率可以得出西部河流冰期均在缩短,东部河流冰期均在延长。河冰覆盖度数据为极地的气候,生态,环境和水资源研究提供了基础数据。可将此方法推广至其他流域河冰研究,支持基于地球大数据的极地研究,理解河冰变化对北极气候变暖的响应。
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